Contenido de metales pesados como criterio de calidad de suelos

La contaminación del suelo por metales pesados (MP)

La contaminación ambiental tiene un impacto considerable en los recursos naturales y en los seres vivos. En la actualidad, los efectos que producen los MP en los suelos y su influencia en el desarrollo de las plantas y los animales, merecen la preocupación y ocupación del hombre porque ponen en peligro la supervivencia en el planeta (Muñiz, 2008Muñiz, U. (2008). Los microelementos en la agricultura. Editorial Agroinfor, La Habana, Cuba.). El interés ambiental por la presencia de los MP en suelos agrícolas está relacionado con su carácter acumulativo, su poca biodegradabilidad, su capacidad de acumulación inadvertida en el suelo hasta concentraciones tóxicas y su interacción con diferentes propiedades del suelo que determinan su movilidad y biodisponibilidad, Rodríguez et al. (2018)Rodríguez, E. N., McLaughlin, M., & Pennock, D. (2018). Soil pollution: A hidden reality. FAO, Rome, Italy.; por lo que constituye un importante componente de la calidad del suelo.

A nivel internacional, se incrementa el interés por conocer los contenidos de elementos tóxicos, principalmente de MP, en suelos y sus riesgos a los ecosistemas y a la salud del hombre. Esta preocupación ha dado lugar a la elaboración de regulaciones con valores permisibles de MP en suelos, sustratos y abonos orgánicos que se emplean en la producción de alimentos; las cuales varían ampliamente entre los diferentes países (Alloway, 2013Alloway, B. J. (2013). Heavy metals in soils: Trace metals and metalloids in soils and their bioavailability (Alloway B. J., 3th. edition). Springer Netherlands, DOI: http://dx.doi.org/10.1007/978-94-007-4470-7, ISBN: 978-94-007-4469-1.; Kabata, 2010Kabata, P. A. (2010). Trace elements in soils and plants (4 ed.). CRC press, DOI: http://dx.doi.org/10.1201/b10158, ISBN: 978-1-4200-9368-1.; Kabata-Pendias & Adriano, 1997Kabata-Pendias, A., & Adriano, D. (1997). Trace Metals balance in Soil-a current problem in Agriculture. En Biogeochemistry of trace Metals (by DC Adriano, Zueng-Song Chen and IK Iskandar. Science Reviews, Northwood, pp. 173-191).). No obstante, antes de plantear una solución a la contaminación por estos MP en los suelos, se debe establecer una distinción entre aquellos que provienen de una fuente natural, como es el material formador del suelo (la roca), de los derivados de la actividad antrópica (humana) (Muñiz et al., 2015Muñiz, U. O., Rodríguez, A. M., Montero, A. A., Estévez, A. J., Accioly, de A. A. M., & Araujo, do N. W. (2015). El Níquel en suelos y plantas de Cuba. Cultivos Tropicales, 36(Especial), 25-33.).

En Cuba, existen estudios relacionados con la evaluación de la calidad de suelos, específicamente relacionados con los MP por Bolaños et al. (2016)Bolaños, A. Y., Alonso, H. C. M., Morabito, R., Díaz, A. M., Pinto, V., & Gómez, B. M. (2016). Mercury contamination of riverine sediments in the vicinity of a mercury cell chlor-alkali plant in Sagua River, Cuba. Chemosphere, 152, 376-382.; Delince et al. (2015)Delince, W., Valdés, C. R., López, M. O., Guridi, I. F., & Balbín, A. M. I. (2015). Riesgo agroambiental por metales pesados en suelos con Cultivares de Oryza sativa L y Solanum tuberosum L. Revista Ciencias Técnicas Agropecuarias, 24(1), 44-50.; Martínez (2018)Martínez, A. Y. (2018). Evaluación de las concentraciones y disponibilidad de metales pesados en suelos destinados al cultivo del tabaco localizados en la llanura sur de Pinar del Río [Tesis de Doctorado]. Universidad Agraria de La Habana “Fructuoso Rodríguez Pérez”, San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba.; Muñiz et al. (2000Muñiz, O., Molina, J., Estévez, J., Quicute, S., Vega, E., Montero, A., Pupo, I., & Padilla, R. (2000). Contaminación por metales pesados en algunos de los principales agroecosistemas cubanos. Informe Final del Proyecto 002.042 perteneciente al PNCT Producción de Alimentos por Métodos Sostenibles. Archivos del CITMA, La Habana, Cuba., 2014)Muñiz, O., Rodríguez, M., Montero, A., Accioly, A., & do Nascimento, A. S. (2014). Criterios de contaminación por metales pesados en suelos y abonos orgánicos en Cuba Ciencias Ambientales. En Temáticas para el Desarrollo: Vol. Volumen VII (Ruiz Careaga J., Castelán Vega R., Tamariz Flores V. y Hernández M. A. (Eds) 2014, pp. 83-96). Dirección de Fomento Editorial de la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla, México.; Pérez et al. (2012)Pérez, L. Y., Moura, do A. S. N., Balbín, A. M. I., Valdés, C. R., & Lima, M. M. O. (2012). Contenido de elementos metálicos en suelos característicos del municipio San José de las Lajas. Revista Ciencias Técnicas Agropecuarias, 21(1), 43-46.; Rodríguez et al. (2015)Rodríguez, A. M., Montero, A., Muñiz, U. O., do Nascimento, C. W. A., de Aguiar, A. A. M., Miranda, B. C., & Agra, B. Y. (2015). Background concentrations and reference values for heavy metals in soils of Cuba. Environmental monitoring and assessment, 187(1), 1-10. DOI: https://doi.org/10.1007/s10661-014-4198-3 ; Rodríguez (2020)Rodríguez, M. (2020). Valores permisibles de Metales Pesados en suelos y abonos orgánicos [Tesis de Doctorado]. Universidad Agraria de La Habana, Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas (INCA), San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba.., por solo citar los más recientes. Se ha trabajado en establecer los valores permisibles de metales pesados en los suelos, sustratos y abonos orgánicos en proyectos de investigación; así como en la evaluación de contenidos de MP en la agricultura cubana, fundamentalmente en los casos de Cadmio (Cd) y Plomo (Pb), Níquel (Ni), Cromo (Cr), Zinc (Zn) y Cobre (Cu). No obstante, se necesitan más investigaciones para establecer regulaciones en estos materiales y es necesario profundizar en el estudio de metales que como el Arsénico (As), el Mercurio (Hg) y el Selenio (Se), son muy peligrosos para la salud humana Rodríguez (2020)Rodríguez, M. (2020). Valores permisibles de Metales Pesados en suelos y abonos orgánicos [Tesis de Doctorado]. Universidad Agraria de La Habana, Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas (INCA), San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba...

La presente nota técnica pretende resumir las metodologías y criterios de posible uso para la evaluación de los contenidos de algunos MP en suelos, sustratos y abonos orgánicos, a partir de su uso exitoso por el Instituto de Suelos (Rodríguez, 2020Rodríguez, M. (2020). Valores permisibles de Metales Pesados en suelos y abonos orgánicos [Tesis de Doctorado]. Universidad Agraria de La Habana, Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas (INCA), San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba..). Se aclara que no constituyen aún Normas Cubanas.

Muestreo y análisis de MP en suelos, abonos orgánicos, sustratos y plantas

Muestreo De Suelos: El muestreo se puede realizar de acuerdo a la metodología descrita en la norma NC 36: (2009)NC 36: 2009. (2009). Calidad de Suelos. Muestreos (p. 11) [Norma cubana]. Oficina Nacional de Normalización (ONN), La Habana, Cuba., que es la existente para evaluar la fertilidad de los suelos.

Muestreo de abonos orgánicos y composts: Se toman tres muestras compuestas conformadas por 15 muestras simples, de las pilas o burros en forma aleatoria. Las muestras se secan al aire y se pasan por un tamiz de 2 mm, de acuerdo a Rodríguez (2020)Rodríguez, M. (2020). Valores permisibles de Metales Pesados en suelos y abonos orgánicos [Tesis de Doctorado]. Universidad Agraria de La Habana, Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas (INCA), San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba...

Muestreos de Sustratos y Plantas en Organopónicos: Los sustratos se muestrean a una profundidad de 0-20 cm; se toman las muestras, tanto de sustrato como de plantas, en forma de zigzag a lo largo de cada cantero. Las de sustrato conformada cada una por 15 muestras simples y las de planta por 15 hojas, tallo o frutos carnosos o de raíz (parte comestible), de acuerdo a Rodríguez (2020)Rodríguez, M. (2020). Valores permisibles de Metales Pesados en suelos y abonos orgánicos [Tesis de Doctorado]. Universidad Agraria de La Habana, Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas (INCA), San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba...

Extracción de los contenidos de MP en suelos, sustratos, abonos orgánicos y plantas: Se emplea la Norma USEPA 3051A (USEPA, 1998USEPA. (1998). Method 3051A. Microwave assisted acid digestion of sediments, sludges, soils, and oils (p. 14). United States Environmental Protection Agency (USEPA).). Se pesan 0,50 g de cada muestra y se le añaden 12 mL de aqua regia invertida, mezcla de ácidos nítrico (HNO3) y clorhídrico (HCl) puros para análisis (Merck PA), en relación 3:1. Se utiliza un horno microondas para la digestión.

Determinación de los contenidos de MP: Para la determinación de los contenidos de Cd, Pb, Zn, Cu, Ni y Cr, se puede emplear un Espectrómetro de Absorción Atómica (EAA), aunque por su mayor sensibilidad y precisión, resulta preferible un equipo de Plasma Acoplado conectado a un Espectrómetro de Masa (ICP-MS) o a un Espectrómetro de Emisión Óptica (ICP-OES). Las especificidades dependerán del equipo empleado.

Criterios para la evaluación de valores permisibles de MP en suelos, sustratos y abonos orgánicos

Las Tablas 1 y 2 muestran los criterios de contenidos máximos permisibles de MP, tomados a partir tanto de las investigaciones realizadas en Cuba, como de los reflejados por la literatura internacional. A partir de la experiencia del autor, se sugiere emplear los de Cuba, en el caso de los suelos (Tabla 1), mientras que para los abonos orgánicos y composts (Tabla 2), los de Cuba para el Cd y Pb, mientras que, para el Zn y Cu, los correspondientes a Compost Clase B, de acuerdo a Rosal et al (2007)Rosal, A., Pérez, J. P., Arcos, M. A., & Dios, M. (2007). La incidencia de metales pesados en compost de residuos sólidos urbanos y en su uso agronómico en España. Información tecnológica, 18(6), 75-82.. En Sustratos, para el Cd y Pb, los de la Instrucción Normativa brasileña (IN SDA 27, 2006IN SDA 27. (2006). Instrução Normativa SDA N^o 27, de 05 de junho de 2006. Dispõe sobre fertilizantes, corretivos, inoculantes e biofertilizantes para serem produzidos, importados e comercializados, deverão atender aos limites estabelecidos no que se refere às concentrações máximas admitidas para agentes fitotóxicos, patogênicos ao homem, animais e plantas, metais pesados tóxicos, pragas e ervas daninhas (pp. 15-23). Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento. http://www.agricultura.gov.br ). Aunque se muestran valores en la Tabla 2, la información existente hasta el momento en el país, no permite aún sugerir valores permisibles de As y Hg en ninguno de los diferentes materiales evaluados.